LED灯具在高速公路隧道照明中的应用
高速公路隧道应用LED照明存在的几个问题
存在的几个问题
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目 录
• LED照明在高速公路隧道应用中的优势 • 高速公路隧道LED照明存在的问题 • 针对问题的解决策略 • 结论与展望
01
LED照明在高速公路 隧道应用中的优势
节能环保
01
02
03
无汞污染
LED照明不含汞等有害物 质，与传统荧光灯相比， 更加环保。
眩光问题
灯具角度设置不当
若LED灯具的投射角度设置不当，可能导致直射光或反射光刺入驾驶员眼睛， 产生眩光效应。眩光会使驾驶员瞬间失明或视线模糊，极大增加交通事故风险 。
高亮度LED产生的眩光
部分高亮度的LED灯具在夜间或光线较暗的环境下容易产生眩光，对驾驶员的 行车安全构成威胁。
维护与管理问题
维护成本高
LED照明系统相较于传统照明系统更为复杂，维护起来需要更高的技术要求和成 本。包括灯具替换、驱动电源更换等维护项目，都需要专业人员进行操作。
智能化管理水平待提高
目前部分高速公路隧道LED照明系统的智能化管理水平仍有待提高。缺乏智能化 的照明控制系统，无法实现实时调光、故障预警等功能，增加了隧道运营管理的 难度。
耐候性强
LED照明具有良好的耐候 性，能够适应隧道内各种 恶劣环境。
高亮度与良好的色温
高亮度
LED照明具有高亮度特性，能够 确保隧道内照明充足，提高行车
安全。
良好的色温
LED照明可以提供合适的色温，使 驾驶员在行驶过程中更加舒适，减 轻视觉疲劳。
光线均匀
LED照明设计可以使光线分布更加 均匀，避免出现隧道内明暗不均的 情况。
提升照明质量与安全性的建议
优化照明设计
大功率LED路灯在高速公路照明中的应用
．
．
２ ９ ｌ２
８５ ８
基准
６ ％ Ｏ
却 造成 了 巨大 的能源 消耗 ，当采 用传 统 高压 钠灯 作 为隧道 照 明时 ，照 明系 统 的运营 费 用往 往让 运营 商 们不 堪 重负 ；
防灾 疏 散 效 率 。
ＬＤ Ｆ 路灯在 虎门大桥的应用实例
Ｌ Ｄ 灯 对 比测 试 Ｅ路
高 压 钠 灯 具 有 发 光 效率 高 、 寿命 长 、穿 透 性 强 以及
广东 虎 门大桥 高速 公路为 双向六车道 ，道路 总宽３ 米 。 ２
不诱 虫等诸 多 优点 。 而且 ，高压 钠 灯 的单 灯功 率 可 以做 到
的高 压 钠 灯 作 对 比 。
③高 压钠 灯 的寿 命较 低 ，按 照高 压钠 灯 的技 术发展 ， 目前 最 好 高压 钠 灯 光 源理 想 寿 命 约 为２ ０ ０ ５ ０ ｈ，如 果 在 电压 不 稳 ，波动 较大 的农 网地 区 ，光 源 寿命将 会极 大 缩短 。 由此
造成的灯具折 旧费用较 高。
等 重 要 参 数 ，具 体 参 数 对 比见 表 １ 。
表１ 高压钠灯 、Ｌ Ｄ Ｅ 灯主要技术参数对 比表 对 比项 目 光电效率 色温 显像指数 光源使用寿命 穿透性 呼吸过滤系统 启动时 间 启动频率 环保 高压钠灯 １０ｍ／ ～１０ｍ／ ０１ ｗ ３ １ ｗ ２Ｏ— ５０ ００ ２０Ｋ ２ ～２ Ｏ ５ １０ ０ ～２ ０ Ｏ ００ｈ ５０ｈ 局 需要 卜 ５ 钟 分 不允许频繁启动 含汞 （ 水银 ） ＬＤ Ｅ 灯 ８ １ ｗ～１０ｍ／ ０ｍ／ ２ １ ｗ ３０－ ５０ ５０ ６０Ｋ ８ ～９ ５ ０ ＞５ ０ ０ （ ０ ０ ｈ 理论值 ） 低 不需要 瞬间启动 ，无延时 允许 无任何有毒物质
LED隧道照明无极调光系统在隧道的应用分析95
LED隧道照明无极调光系统在隧道的应用分析摘要：本文通过对现代的隧道照明的现状、LED灯具的优势以及无极调光照明控制系统的论述，来对LED隧道照明无极调光系统在隧道中的应用做出了分析，对今后的隧道照明LED无极调光系统的使用提供了参考依据，希望对同行们带来一定的帮助与借鉴。
关键词：LED；隧道照明；无极调光系统；应用0引言在我国的山区中的公路的建设里，有很多的路段都是隧道，所以在隧道建成以后投入使用时就需要消耗相当大的电量，进而造成使用的成本增加。
又因为在偏远的山区，经济不够发达，通过的车流量也较少，所以在高速公路隧道中所使用的灯光照明费用已经变成该地区管理部门的一笔非常沉重的负担。
所以怎样改善公路隧道中的能源消耗问题已经成为我们需要解决的问题。
LED灯具凭借它自身所拥有的能耗使用低、无极调光性、绿色环保以及成本低的优点，被广泛的应用到了隧道中的照明系统里。
因此可以这样说，在以后的高速公路的隧道照明的系统里，LED无极调光系统的应用前景非常的广阔，目前正在处于推广的阶段。
1隧道的照明系统的现状目前在我国的公路隧道的照明系统中，其关于节能的技术与国外的水平还依然有很大的差距。
而在高速公路的隧道照明系统中所采用节能的常用手段主要是通过在选择灯具时采用低功率的设备、在隧道的内部选用一些反射率较高的装修材料、使用节能的光源、选择合理的灯具布置等方法来实现节能。
但是这些方法的节能效果不能让人完全满意，因此特别需要一种新的节能方案。
2隧道的照明系统中使用的各种灯具的特点我国的隧道中目前经常使用的照明灯具的品种有很多种。
因此下面对各种灯具的优缺点进行了一一的分析：（1）高压钠灯的使用特点：优点为使用寿命比较长、性能比较稳定、发光效率良好、透雾性能较强等；缺点为其光电参数大约是100-130lm/W、山区受弯电压不稳导致实际的使用寿命比较低等。
（2）低压钠灯的使用特点：优点为其光通的维持率极高、发光的效率较高、透雾性能比较强等；缺点是等的显色性能较差、使用的寿命不长和运营维护过程较困难。
可调光LED在隧道照明工程中的应用
使用 ， 过现 场实测 ， 经 隧道内照明完全达到国家要求 的照度 和均匀度 ， 且与传统 隧道灯具相 比有效节约了电能。
关键词 ：隧道照 明 ； 可调光 Ｌ Ｄ；无级控 制 Ｅ
中图 分 类 号 ：Ｕ ５ ． ４ ３７ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ４－４ ５ ２ １ ）６— ０ ２— ２ １０ ６ ５（ ０ １ ０ ０ ５ ０
注 意到这 些视 觉上 的效 应 ， 量减 少 因视 觉 问题 带来 尽
亮 度 ／ｄ．ｎ ｃ ｉ一
Ｌｈ ３ ． ｔ＝ ６ ０
照度 ／ｘ Ｉ
Ｅｔ ５ ０ ０ ｈ： ４ ，
长度／ ｍ
Ｄｆ＝３ ｈ ０
的 安全 隐患 。 本 文 以 承德 石 洞 子 沟 隧道 工 程 照 明设 计 为例 ， 绍采 用可 调光 Ｌ Ｄ作 为 隧道 照 明光 源 的设 介 Ｅ
度标 准与 中间段一致 ， 因此 ， 隧道照 明分 为 ５个 部分 。 本 沥青路面取 １ ／ ｄ・７ ５ｌ ｃ １ ｘ １ 折算成 照度单 位。 以左 隧道 为例 ， 各段照 明标准 及长度计算见表 １ 。
表 １ 各段照明标 准及长度计算
位 置
入 口段
此， 隧道 内 良好 的光 照 环境 对 提 高 司机 驾驶 的安 全感 和舒 适感 是 非 常重 要 的 。在 进行 隧 道 照 明设 计 时应
ＤＲ ２ ＃ ６ ｝ Ｄ１ ４ ／ ２＝４ Ｄ ： ８ ９０
Ｄ ６ ０＝ ０
石洞子沟隧道位 于石洞子沟至碾子沟连接线上， 是 连接 承德 市 区 与 双 滦 区 的 主要 通道 。隧 道 采 用 双
洞 分离式 隧道 ， 隧道 ｌ２０ｍ， 隧道 １１０ｍ， 道 右 ０ 左 ４ 隧
可调光 Ｌ Ｄ在 隧道照 明工程 中的应用 Ｅ
节能灯具在高速公路隧道照明系统中的应用
３ 邵 怀高速 隧道 节 能照 明的应用
湖南省邵怀高速公路全长约 １８ｋ 共设有 １ ６ ｍ， ４ 座隧道 ， 中 １ｋ 其 ｍ以上 的隧道有 ４座 ， 中雪峰 山 其 隧道单洞长约 ７ ｋ 如此大的隧道群照明灯具设 余 ｍ， 计布置量也很大 ， 因此对隧道照明的技术要求较高 ，
节 能灯 具在 高速 公 路 隧道 照 明 系统 中 的应 用
卢 桢
（ 湖南省衡桂 高速公路建设 开发有 限公司， 湖南 衡 阳 ４１０ ） ２０ １
摘
要 ：结合 湖 南省 邵 怀 高速 公路 隧道 照 明 系统 ， 阐述 了 高速公 路 隧道 照 明 的 系统 结构
和技术特点， 探讨节能照明的优 点及技术特 点， 进一步分析 了隧道节能照明在高速公路 中的发 展 趋 势及 广 阔 前景 。 关键词 ： 隧道； 照明系统 ； 节能灯具 中图分 类号 ： ５ ． Ｕ４３ ７
也是 符合 绿 色环保 的要 求 。
２ １ 无极 灯 主要 技术指 标及 工 作原理 ．
表 ２ 常用光源用 电量计算
１ ）功率 因素 ：无极 灯 的功 率 因素最 高 达到
０９ ． ９以 上 。
２ ）谐 波 含量 ： 无极 灯 的谐波 含 量达 到 国际 的 Ｌ 级标 准 ， 公共 电网 的危 害程 度小 。 对
公路的不断发展和特长隧道的不断 出现 ， 对节能技
术及节能灯具的需求将越来越高， 为此 如何设计一 个节能的照明系统 ， 还需认真研究与思考 。
时， 亮度几乎不变 ， 不能完全适应 电压易波动的隧道 应用场合 ， 以至考虑采用降压设备达到节能的效果 。 电磁感应无极灯是基于电磁感应的原理 ； 光效高 ， 大
于 １０ｌｌｗ ； 随时 立 即 启 动 、 在 低 温 状 态 下 启 １ ／ 可 ｎ， 可
高速公路隧道LED照明智能控制示范应用
图 １ Ｐ ＷＭ 控 制恒 流 模 块 原 理 图
工程 。目前 ， Ｌ Ｅ Ｄ隧道照明控制 大多与高 压钠灯 照明一样 ， 没 有采用按需照明、 智能控制 。Ｌ Ｅ Ｄ灯响应 迅速 ， 其启动 响应时 间为纳秒量级 ， 每次 点亮 只是 瞬间过 程 ， 因此完全 可 以针 对使
量 坌 堑 ｓ ｎ ｅ ｊ ｕ ｅ ｎ ×
高 速 公 路 隧道 Ｌ Ｅ Ｄ 照 明智 能控 制 示 范 应 用
路 杨 黎碧 波 张春化。 马荣贵。
（ １ ． 陕西 省交 通建设 集 团公 司 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ； ２ ． 长安 大学 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ） 摘 要： 为 了实现按 需照 明 ， 节 约 电能 ， 并延 长 Ｌ Ｅ Ｄ灯寿命 ， 设 计 了一种高 速公 路隧 道 Ｌ Ｅ Ｄ照 明智 能控 制 系统 ， 由传感 器 、 计 算机 、 照
２ ＿ ２ 控 制 模 式 （ １ ）自动 模 式 （ 远程 控 制 ） 。按需 照 明 ， 依 据 洞 内 外亮 度 、 车 流 量 和车 速 自动 调 整 照 明灯 亮 度 。洞 内局 部 因烟 或 雾 能 见 度 降 低时， 照 明亮 度 自动 增加 ， 保证安全 ； 洞外亮度强时 ， 照 明亮 度 自
速率 （ 通常高于 １ ０ ０ ＭＨｚ ） 在零电流和最大 Ｌ Ｅ Ｄ电流之间进行 切换 ， 从而调节 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 的亮 度 。该 占空 比改变 了有效平 均 电流 ， 从而可实现高达 ３ ０ ０ ０： １的调光 范 围（ 仅受 限于最小 占 空 比） 。由于 Ｌ Ｅ Ｄ电流要 么处 于最大 值 ， 要么被 关 断， 所 以该
LED照明节能技术在临吉高速公路隧道中的应用
Ｌ Ｅ Ｄ 照 明节能技术 ｌ 在
临吉 高速公路 隧道 中的应用
朱 文 君
（ 山西 省 交 通 信 息 通 信 公 司 ．山 西 太 原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘 要 ： 临 吉 高速 公 路 隧道 采 用 以 Ｌ Ｅ Ｄ 照 明技 术 为核 心 的 照 明 系统 ， 实现 了对 这 一 隧道 照 明 节 能 技 术 的 大 范 围 应 用 。 实
ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｈ ｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｔ ｕｎ ｎ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｈｒ ｉｎ ｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ＬＥＤ；ｅ ｎｅ ｒ ｙ －ｓ ｇ ａ ｖ ｉ ｎｇ ｌ ａ ｍｐ ；ｔ ｕ ｎｎ ｅ ｌ ；ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗａ ｙ
大 限度 地节 能 降耗 、保 障安全 ，是 临 吉高 速公 路建
抗拔 验算 、减小 融沉 措施 等 ，从 概念 及计 算 原理 上 详 细 阐明 问题 所 在 ．对实 际工 程设 计 及施 工 具有 比
较重 要 的指 导意 义
［ ３ ］ 吕玉 梅 ，李 世 波 ，屈 彦 玲 ． 冻 土 地 区 桥梁 基 础 施 工［ Ｊ ］ ． 山西建 筑 ，２ ０ ０ ７ ，３ ３ （ ２ ３ ） ：３ １ ２ — ３ １ ３ ． ［ ４ ］张 国忠 ． 冻 土 区桥 梁 旋 挖 钻 机灌 注 桩 基 施 工 ［ Ｊ ］ Ｉ 黑 龙江 交通 科技 ，２ ０ １ ２ ，（ ７ ） ：１ １ ３ ．
Ｌｉ ｎ ｆ ｅ ｎ － Ｊ ｉ ｘ ｉ ａ ｎＺ ＨＵ Ｗｅ ｎ － ｊ ｕ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｏ ｆ Ｌ Ｅ Ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｏ ｎ Ｌ ｉ ｎ ｆ ｅ ｎ — Ｊ ｉ ｘ ｉ ａ ｎ
高速公路隧道照明系统的节能设计及优化
（四）主要设备、材料选型
1.LED灯。LED灯具是本次改造项目的重要设施，根据图纸及招标文件规定的技术指标、性能要求，我们选用上海三思研发的一款以高亮度LED为光源的照明灯。该产品具有亮度高、照度分布好、节能环保、防水防尘、外观时尚等特点，可广泛应用于各种隧道、收费站、加油站、厂房、卖场、仓库、停车场、广场的照明。
摘要：高速公路隧道运营是保障高速公路行车安全的重要举措。文章结合某实际工程，对高速公路典型隧道照明系统的设置和节能控制方案进行了优化，选用LED 光源、改进隧道各区段照明设计，采用自动实时控制方式等节能降耗的策略，旨在降低运营成本，减少能耗。
近些年，随着我国高速公路的迅速发展，大量以桥隧为主的高速公路里程也逐年增加，公路隧道照明系统作为保证车辆安全通行的同时也使得隧道照明运营开支居高不下。近年来，LED以其低能耗高效率的特点，在照明行业正得到广泛的应用，从显示器背光照明到景观照明再到日常照明，覆盖范围越来越大。作为光源，LED的优势体现在三个方面：节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转换效率非常高，理论上可以达到白炽灯10%的能耗，相比荧光灯，LED也可以达到50%节能效果。研究如何在基于交通流量、行车速度、可视度、驾驶员视觉特性基础上，实现对LED灯具合理的智能照明无级控制，这对提高隧道照明质量，降低能耗与隧道运营成本，营造安全舒适的隧道行车环境，具有重要的意义。
（二）照明控制
新加装的LED灯组成一个回路，由加装在夜间照明箱内的控制回路进行控制亮灯，并且与箱内的PLC控制器进行连接，达到远程控制的目的。原有中排高压钠灯（仅限基本段）组成一个回路，通过加装开关箱进行手动开关的第二级控制，达到是否接通回路的目的，而是否亮灯，则由原来的白天/夜间隧道照明的节能优化设计
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LED灯具在高速公路隧道照明中的应用随着我国高速公路隧道里程的不断增加，隧道照明耗能已成为目前隧道运营的重要考核指标[1]。
现阶段，我国绝大部分高速公路隧道照明仍然采用高压钠灯作为主照明灯具，由于高压钠灯的显色指数低、寿命较短，且耗电量打，无法根据隧道内的实际亮度需求进行调光照明；在确保隧道内安全照明亮度的情况下，LED灯具可根据隧道内的实际需求亮度进行调节，自动控制隧道内的照明亮度，达到最优照明与节能效果。
针对隧道内照明耗能较大，文章对比隧道内各种照明灯具的优缺点，基于《公路隧道照明设计细则》[2]，并以贵州省罗甸至望谟高速公路纳庆隧道为例，对LED灯具在高速公路隧道照明中的应用进行阐述。
1 隧道照明灯具
为了满足驾驶者对隧道照明亮度的需求，结合《公路隧道照明设计细则》对隧道照明亮度进行设计；为了减少隧道后期运营成本，合理的选择隧道内照明灯具是减少运营阶段耗电量的前提条件。
现阶段隧道常用照明灯具的优缺点对比如表1所示[3]。
前已经在各省隧道照明中得到了广泛的应用。
2 隧道各照明段亮度设计标准
根据细则规定，单向隧道照明入口段分为入口段1（TH1）照明、入口段2（TH2）照明，相应亮度分别按公式（1）（2）进行计算。
单向隧道照明过渡段分为过渡段1（TR1）照明、过渡段2（TR2）照明、过渡段3（TR3）照明，相应亮度分别按公式（3）（4）（5）进行计
算，在设计中，当过渡段3的亮度不大于中间段亮度的2倍时，可不设
置过渡段3照明。
基本段照亮度主要根据隧道内的车速与车流量进行设计，在速度不同的情况下，基本段照明亮度不同。
单向交通隧道不同时速与不同交通
量情况下基本段亮度的
表1 隧道照明灯具优缺点对比
光源额定功率(W) 光效(lm/v) 平均寿命(h) 显色指数色温(K) 启动时间重启时间闪烁抗震性能白炽灯 10～150 15 1000～2000 95～99 2400～2900 瞬时瞬时不明显较差金属卤化物灯 35～3500 70 8000 60～90 3000～6500 4～10min 10～15min 明显好紧凑型荧光灯
5～55 60 6000 ＞80 2500～6500 快快不明显较好荧光灯 85～150 80 60000 80 3800 瞬时瞬时不明显好高压钠灯 35～1000 120 18000～28000 25～85 1900～2800 4～5min 3min 明显较好LED 1 10 100000 75 4500 快快不明显好
根据表1所列灯具情况可知目前应用于高速公路隧道的照明灯具主要有白炽灯、金属卤化物灯、紧凑型荧光灯、荧光灯、高压钠灯以及LED 照明灯具等。
其中白炽光效低、寿命短，抗震性能较差；金属卤化物灯
闪烁明显；高压钠灯光效最高，可达到120lm/v，虽然光效高于其它光
源，但是它的显色性差，使用寿命短。
目前，在国内高速公路隧道的照明系统中，大部分隧道采用高压钠灯作为照明灯具。
随着照明技术的快速发展，LED灯以其固有省电、寿命长、耐震动、响应速度快等特点，且LED灯具比高压钠灯具有更好的节能效果，灯具亮度可调，可根据隧道内照明亮度需求进行实际控制，目设计值如表2所示。
表2 不同车速与车流量情况下基本段亮度（Lin）
设计速度vt（km/h）Lin（cd/m2）N≥1200veh/（h·ln）350 veh/（h·ln）<><1200 veh/（h·ln）n="" ≤="" 350（h·ln）120="" 10.0="" 6.0="" 4.5="" 100="" 6.5="" 4.5="" 3.0="" 80="" 3.5=""
2.5="" 1.5="" 60="" 2.0="" 1.5="" 1.0="" 20～40="" 1.0=""
1.0="">
单向隧道出口照明分为出口段1照明与出口段2照明，相应亮度分别按公式（6）、（7）进行计算。
3 隧道照明控制。